淺析人防地下室結構設計

馬嬋娟

青海省人民防空工程設計研究院 青海 西寧 810000

在設計民用建筑的過程中，由于高層寫字樓和住宅的使用需要，一般會進行地下室或地下停車場的設計，平時作為儲藏間或地下車庫，戰時則作為人防地下室。這種地下室通常面積很大，結構形式十分復雜，更多關聯著平時使用。在進行設計時，需要其結構強度能滿足人防建設要求，同時還應綜合考慮平時的使用需求，進行統籌規劃，實現“平戰結合”的設計。

1 人防地下室結構設計概述

人民防空工程是為了在作戰時保護人員與物資、醫療救護等需要而修建的地下防護建筑。防空地下室是人防工程中最重要的構造之一。同時人防地下室是現代建筑行業中不可或缺的一部分，結構設計問題在整個工程的建設過程中出現最為頻繁。在對人防地下室工程的結構設計工作中，重點是結合工程本身所具備的特點來進行有效的分析與計算。在我國，人防地下室分為甲類和乙類，其中甲類人防地下室的設計主要針對的是核武器、常規武器和生化武器等產生的一次作用進行有效的防護作用，而乙類人防地下室的設計，只需對常規武器或常規生化武器所產生的一次作用實施防護。因此，在人防地下室的結構設計過程中，就需要對其進行針對性分析，保證工程設計的安全性、穩定性。從人防地下室的埋入深度上來分析，主要分為全埋式人防地下室或高出地面的人防地下室，這兩種地下室在實際的結構設計方面也存在著比較大的差異性，特別是在對頂板的相關結構設計中，所需要注重的問題是不相同的，應區別對待，以保證工程的穩定性[1]。

2 人防地下室結構的設計特點

參照人防地下室的構成，人防地下室結構設計也可被劃分為：主體結構設計與孔口防護設計。其中前者包括頂板、外側墻及底板等的設計；后者包括出入口的消波系統及防護等的設計。出于戰時動荷載要求，人防與非人防地下室的結構設計區別較大，通常表現在構造、內力計算、強度、荷載和其組合等上面。

2.1 平戰轉換

出于人防需要，在戰時高層建筑地下室用作人防地下室，因此其結構設計必須方便平戰轉換，而考慮到經濟及地下室的受力特點。一般民用建筑的地下室設計多為5級或6級，戰時控制結構頂板設計，且應結合地下室結構來設計側墻和底板。

2.2 降低了結構設計的可靠度

國家規定，人防地下室使用的鋼筋混凝土中的延性構件失效概率一般是6.1%，約為100倍的普通鋼筋混凝土中的延性構件失效概率。

2.3 提高了材料強度設計值

實驗顯示，進行快速加載后，會增強材料強度，比如可將鋼材強度與砌體強度的設計值分別提高1.2倍至1.5倍與1.2倍至1.3倍。

2.4 可通過靜力計算方法來對結構動力進行分析

人防荷載為動荷載，存在偶然性，在設計的使用年限內，該荷載不一定會出現。可通過等效靜荷載法對其結構動力進行分析，再通過靜力計算法來對其結構內力進行分析。

2.5 可只計算強度

在爆炸動荷載作用下，已通過允許延性比控制了構件的變形極限，因此可不用單獨計算地基承載力和結構變形裂縫。

2.6 更嚴格的構造要求

與非人防地下室相比，人防地下室的構造設計要求會更嚴格，除了考慮受力外，還應考慮構造，比如應關注結構構件的最小配筋率及厚度等[2]。

3 人防地下室的結構設計的基本原則

3.1 結構可靠度較低

一般來說，滿足國家標準的人防地下室規定混凝土結構構件延性破壞時可靠指標和失效概率、脆性破壞可靠指標均低于一般結構的混凝土各項指標。結構可靠度低降低了成本，目的是為了達到只使用一次的效果，各部分的結構構件可考慮采用可塑性的材料，按彈塑性工作階段計算結構內力，以便節約成本，充分發揮結構的潛力，提高整體效率。

3.2 各體系部件相協調

防空地下室的結構設計，應根據防護要求和受力情況做到結構各個部位抗力相協調，避免因局部遭到損壞而失去整個防護工程作用等情況的發生。尤其是地上與地下承重結構體系要協調，不能出現兩者強弱相差較大的情況。在各部件都符合工程安全標準的情況下找出最合適的材料和元件，以協調其他部件的功能，發揮整體作用。在人防地下室結構設計中考慮鋼筋混凝土的可塑性，有利于提升工程的整體經濟效益。

3.3 平戰結合，滿足戰時和平日需求

無論是多層或高層建筑，其防空地下室結構，是整個建筑結構體系不可或缺的一部分，其結構設計既要滿足平時使用的要求，又要滿足作戰期間各種保護人力、物資、醫療設備等要求，即防空地下室結構設計應同時滿足平時和戰時兩種不同荷載效應組合的要求。因此在設計過程中要特別考慮平戰結合的原則，綜合本地水土類型、防護要求、平時使用要求等因素，在確保安全的基礎之上，選擇出經濟成本最低、最科學合理的結構類型。當平日的結構需求和戰時存在差異化標準的時候，需要及時的實現平戰功能的轉換，完成人防地下室角色的轉變[3]。

4 人防地下室墻體的結構設計要點

在地下室的結構設計中，需要將墻體結構作為人防地下室中的一個重要的構成部分來進行處理，通過這種方式可對設計的有效性加以提升，并有效防止與其他部位出現比較明顯性的沖突。在對墻體的設計當中需要特別注意配筋率的問題，對混凝土結構墻體，我們首先需要滿足最小配筋率的要求，再對其他工況加以分析，通過這種方式可以有效保證人防地下室墻體結構的穩定性，并滿足了工程經濟性的需求。在對墻體進行分析計算時，我們需要結合人防地下室設計規范中對墻體的具體要求，考慮各種工況下水、土及沖擊波對墻體產生的壓力，在得到具體的計算值后，再根據最小配筋率大小進行準確的分析和驗算，以此來保證墻體結構設計的安全性、穩定性和經濟性。

5 結束語

綜上所述，通過建設人防地下室，可以更合理地利用地下空間，從而推進地下工程和相關技術的快速發展，提高人防工程規劃與建設的技術水平，最終全面提升地下城市空間的使用價值。